(57)【要約】【課題】  電子放出源から放出された電子流の拡散を抑える。【解決手段】  電界放出型の表示装置１０は、平面型の電子放出源４４を有するカソード１６と、カソード１６から放出された電子を平面的に受けるアノード１８と、カソード１６とアノード１８にそれぞれ形成された磁性体薄膜２４および磁性体薄膜４９とを備える。アノード１８には、電子の衝突により発光する材質である蛍光体１４が設けられている。磁性体薄膜２４，４９は、その内部に磁気モーメントが揃えられた粒状磁性体が含まれている。この磁気モーメントが揃えられた粒状磁性体によって、表示装置１０の内部に所定の方向の磁場が形成される。電子放出源４４から放出された電子は、磁場から受けるローレンツ力によって、ほとんど拡散せずにアノード１８に到達する。【選択図】  図１
2006269218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面型の電子放出源を有するカソードと、
カソードから放出された電子を平面的に受けるアノードと、
カソード、アノードの少なくとも一方に形成された磁性体を含む薄膜と、
を備えることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
カソードからアノードへ電子が所期の軌跡を描くよう前記磁性体による磁場が形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
カソードとアノードは平行して至近距離に配置され、前記所期の軌跡はカソード面の法線方向であることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記磁性体を含む薄膜をカソード、アノードの少なくとも一方の周縁部に形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子装置。
【請求項５】
前記磁性体を含む薄膜をカソード、アノードの双方に設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の電子装置を用い、その電子装置のアノードは、電子の衝突により発光する材質を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の電子装置を用い、その電子装置のアノードは、光電変換膜を備えること特徴とするセンサ。
【請求項８】
平面型の電子放出源を有するカソードと、
カソードから放出された電子を平面的に受けるアノードと、
カソード、アノードの少なくとも一方に形成された磁性体と、
を備える電子装置の製造方法であって、
粒状磁性体をペーストに混合させる工程と、
粒状磁性体が混合したペーストをカソード、アノードの少なくとも一方に塗布する工程と、
ペーストが塗布されたカソードまたはアノードに磁場を印加して粒状磁性体の磁気モーメントを揃える工程と、
しかる後、ペーストを固化する工程と、
を備えることを特徴とする電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出源から放出された電子流を集束させることができる電子装置およびその製造方法、ならびにその電子装置を利用した表示装置およびセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータのモニタやテレビジョン等に使用される表示装置は、平面型のものが主流になりつつある。平面型の表示装置としては、プラズマ表示装置（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ；ＰＤＰ）、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）、および電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ；ＦＥＤ）などが挙げられる。
【０００３】
この中でも電界放出表示装置は、自発光である、薄型化しやすい、および耐久性が高い等の利点があり、最近盛んに研究開発が行われている。電界放出表示装置は、例えば、特許文献１に開示されているように、カソードに設けられた平面型の電子放出源から放出された電子を、カソードと対向するアノードに設けられた蛍光体に衝突させて発光している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電界放出表示装置において、先端が尖った電子放出源から放出された電子流は、一般に拡散しやすい。電子流が拡散しながらアノード方向に進行すれば、電子が衝突する蛍光体の面積が大きくなる。このため、電子流が拡散する電界放出表示装置では、小さい画素の形成、すなわち高解像度の画像形成が困難となる。
【０００６】
この問題を解決するために、電界放出表示装置の周囲に円筒状の永久磁石を設置して、電子流を集束させる方法が考えられる。しかし、この方法では、永久磁石を含めた電界放出表示装置のモジュールが、大きく、重くなってしまう。
【０００７】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軽量薄型で、かつ電子放出源から放出された電子流を集束できる電子装置、表示装置、およびセンサ、ならびにその電子装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の電子装置は、平面型の電子放出源を有するカソードと、カソードから放出された電子を平面的に受けるアノードと、カソード、アノードの少なくとも一方に形成された磁性体を含む薄膜と、を備えるものである。
【０００９】
この態様によれば、カソードから放出された電子の拡散を抑えながら、電子をアノードに到達させることができる。
【００１０】
カソードからアノードへ電子が所期の軌跡を描くよう磁性体による磁場が形成されていてもよい。また、カソードとアノードは平行して至近距離に配置され、所期の軌跡はカソード面の法線方向であってもよい。磁性体を含む薄膜をカソード、アノードの少なくとも一方の周縁部に形成してもよい。また、磁性体を含む薄膜をカソード、アノードの双方に設けてもよい。
【００１１】
本発明の別の態様は、表示装置である。この表示装置は、上述の電子装置を用い、その電子装置のアノードは、電子の衝突により発光する材質を備えるものである。この態様によれば、カソードから放出された電子の拡散を抑えながら、電子の衝突により発光する材質に電子を衝突させることができる。
【００１２】
本発明の別の態様は、センサである。このセンサは、上述の電子装置を用い、その電子装置のアノードは、光電変換膜を備えるものである。この態様によれば、カソードから放出された電子の拡散を抑えながら、光電変換膜に電子を衝突させることができる。
【００１３】
本発明の別の態様は、電子装置の製造方法である。この電子装置の製造方法は、平面型の電子放出源を有するカソードと、カソードから放出された電子を平面的に受けるアノードと、カソード、アノードの少なくとも一方に形成された磁性体と、を備える電子装置の製造方法であって、粒状磁性体をペーストに混合させる工程と、粒状磁性体が混合したペーストをカソード、アノードの少なくとも一方に塗布する工程と、ペーストが塗布されたカソードまたはアノードに磁場を印加して粒状磁性体の磁気モーメントを揃える工程と、しかる後、ペーストを固化する工程と、を備えるものである。
【００１４】
この態様によれば、簡易な手法によって、カソードから放出された電子の拡散を抑えながら、電子をアノードに到達させる軽量薄型の電子装置を製造することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電子放出源から放出された電子流の拡散を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る表示装置１０、電子装置１２、およびセンサ７０について説明する。なお、各図面は各部材の位置関係を説明することを目的としているため、必ずしも実際の各部材の寸法関係を表すものではない。また、各実施の形態において、同一または対応する構成要素には同様の符号を付すと共に、重複する説明は適宜省略する。
【００１７】
まず、図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係る表示装置１０について説明する。なお、本発明の実施の形態に係る電子装置１２については、表示装置１０の構成部品として併せて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る表示装置１０の断面を示す。表示装置１０は、主に電子装置１２と、蛍光体１４とを備える。電子装置１２は、カソード１６と、アノード１８と、ゲート電極２０と、スペーサ２２とを備える。カソード１６は、磁性体薄膜２４と、カソード基板２６と、カソード電極４２と、電子放出源４４とを備える。アノード１８は、アノード電極４６と、アノード基板４８と、磁性体薄膜４９とを備える。
【００１９】
磁性体薄膜２４は、カソード基板２６の下面の周縁部に形成されている。また、磁性体薄膜４９は、アノード基板４８の上面の周縁部に形成されている。磁性体薄膜２４，４９の詳細な構造および製法については後述する。カソード基板２６は、例えば、ガラス板等の絶縁体で構成されている。カソード基板２６の可視光の透過率は問わない。
【００２０】
カソード電極４２は、カソード基板２６上に形成された導電体である。カソード電極４２は、例えば、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔａ等の金属を成膜することによって形成される。電子放出源４４は、カソード電極４２上に平面状に形成されている。電子放出源４４は、略円錐形状をしており、先端の尖った部分から電子を放出する。電子放出源４４は、例えば、Ｃｕ、Ｍｏ等の金属を蒸着することによって形成される。電子放出源４４は、金属以外の材料、例えば、カーボンナノチューブ、ダイヤモンド等の導電性を有する炭素材料で構成されていてもよい。
【００２１】
電子放出源４４の周囲には、電子放出源４４が設置される略円筒形状の孔部を備えた絶縁体層５０が形成されている。絶縁体層５０は、例えば、ＳｉＯ２を成膜することによって形成される。絶縁体層５０上には、ゲート電極２０が形成されている。ゲート電極２０は、絶縁体層５０の孔部よりも小径の孔部を有し、例えば、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ等の金属膜で構成されている。
【００２２】
アノード１８は、カソード１６から放出された電子を平面的に受ける部材である。また、アノード１８は、カソード１６と略平行となるように、かつカソード１６と至近距離、例えば、２ｍｍ以下の１．８ｍｍの距離となるように配置されている。アノード１８は、可視光を透過する材質で構成される。すなわち、アノード電極４６は、例えば、ＩＴＯを成膜することによって形成することができる。これに代えて、アノード電極４６は、例えば、Ｍｏ、Ｔａ等の金属を薄く成膜することによって形成し、可視光の透過性を確保してもよい。また、アノード基板４８は、例えば、板ガラス等のガラス材料、ポリカーボネート等の透明な樹脂材料、または石英等の透明なセラミックスで構成することができる。
【００２３】
スペーサ２２は、カソード１６とアノード１８との間を所定の距離に保つと共に、カソード１６とアノード１８との間の空間を密封している。この空間は、高真空、例えば、１０−６Ｔｏｒｒ以下に減圧されている。スペーサ２２は、例えば、焼成されたフリットガラス等のガラス材料で構成される。
【００２４】
蛍光体１４は、アノード電極４６の下面に薄膜状に形成されている。蛍光体１４は、カソード１６から放出された電子の衝突により発光する材質、例えば、ＺｎＯにＺｎを結合させた物質で構成されている。カソード１６から放出された電子の衝突によって発せられた光、すなわち可視光は、アノード電極４６とアノード基板４８を透過して視認される。
【００２５】
図２（ａ）から図２（ｄ）は、磁性体薄膜２４がカソード基板２６の表面に形成される工程を説明するための断面図である。なお、磁性体薄膜４９も同様な工程によってアノード基板４８の表面に形成される。
【００２６】
まず、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウム磁石、またはネオジム磁石等の磁性体を細かく粉砕して粒状磁性体３０を得る（図２（ａ））。次に、この粒状磁性体３０をペースト３２に混合する。ペースト３２は、未硬化の液状の樹脂、例えば、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化樹脂等が使用できる。なお、磁性体の種類および分量を適宜調整することによって、表示装置１０の内部に形成する磁場を調整することができる。
【００２７】
次に、この混合物をカソード基板２６の表面に塗布する（図２（ｂ））。次に、ペースト３２が未硬化の状態で、外部から強力な磁場Ｚを印加して、粒状磁性体３０の磁気モーメントを揃える（図２（ｃ））。外部からの磁場Ｚの印加は、永久磁石、電磁石等を用いて行うことができる。次に、外部からの磁場Ｚの印加を解除して、ペースト３２を固化する（図２（ｄ））。なお、外部からの磁場Ｚが印加された状態で、ペースト３２を固化してもよい。
【００２８】
こうして得られた磁性体薄膜２４が形成されたカソード基板２６と磁性体薄膜４９が形成されたアノード基板４８は、表示装置１０の部品として、表示装置１０の製造工程で使用される。本実施の形態では、磁性体薄膜２４，４９をそれぞれカソード基板２６およびアノード基板４８に形成してから表示装置１０を製造したが、これに代えて、表示装置１０を製造した後で、カソード基板２６およびアノード基板４８に磁性体薄膜２４，４９を形成してもよい。
【００２９】
また、本実施の形態では、磁性体薄膜２４，４９は、カソード基板２６およびアノード基板４８の周縁部に形成したが、これに代えて、磁性体薄膜２４，４９をカソード基板２６およびアノード基板４８の全面に形成してもよい。なお、アノード基板４８は蛍光体１４で生じた可視光を透過させる必要があるため、この場合、アノード基板４８に形成する磁性体薄膜４９は、可視光が透過する厚さ、例えば１０ｎｍ以下の厚さとする。
【００３０】
図３は、表示装置１０において電子ｅの動きを説明する図である。まず、ゲート電極２０が電子放出源４４に対して正電位となるように、カソード電源５２からカソード電極４２に、ゲート電源５４からゲート電極２０に、それぞれ電位が与えられる。また、アノード電極４６が電子放出源４４に対して正電位となるように、アノード電源５６からアノード電極４６にも電位が与えられる。こうすると、電子放出源４４の先端に電界集中が起こり、電子放出源４４から高真空の空間に電子ｅが放出される。
【００３１】
一方、表示装置１０の内部には、粒状磁性体３０によって矢示Ｚ方向に磁界が形成されている。電子放出源４４から放出された電子ｅは、磁界から電子放出源４４の中心軸Ｌ方向への向心力を受けながら、電界に沿ってアノード電極４６方向に進行する。したがって、電子ｅは、電子放出源４４の中心軸Ｌを中心とする円運動をしながら、カソード１６面と垂直な方向、つまりカソード１６面の法線方向に進行する。
【００３２】
このように、電子ｅは、円運動しながらカソード１６面の法線方向に進行、すなわち、らせん状に運動し、その後蛍光体１４に衝突する。蛍光体１４は、電子ｅが衝突することによって発光する。こうして発せられた可視光は、アノード電極４６とアノード基板４８を透過して視認される。
【００３３】
図４は、本発明の実施の形態に係るセンサ７０の断面を示す。センサ７０は、主に電子装置１２と、光電変換膜７２と、制御部７４とを備える。センサ７０の動作は次のとおりである。まず、撮像対象物（不図示）からの光が、アノード基板４８の外側からセンサ７０の内部に入射する。この光は、光電変換膜７２に入射し、光電変換膜７２では、電子−正孔対ができる。正孔は、アノード１８とカソード１６との間の電界によって、光電変換膜７２のカソード１６側に集まる。
【００３４】
次に、電子放出源４４から放出された電子が光電変換膜７２に衝突する。この電子の衝突は、光電変換膜７２の正孔が存在する個所、すなわち、光電変換膜７２に光が入射した個所では、アノード１８とカソード１６との間の電流として制御部７４で検出される。一方、光電変換膜７２に光が入射しなかった個所では、アノード１８とカソード１６との間に電流が流れない。このように、電流が流れる個所と流れない個所とを制御部７４で検出することによって、センサ７０に光が入射した個所と入射しなかった個所とを認識する。
【００３５】
以上、実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれ得る。
【００３６】
例えば、本実施の形態では、電子装置１２に磁性体薄膜２４，４９を設けたが、電子装置１２以外のもの、例えば基体に磁性体薄膜を設けてもよい。この場合、以下の方法によって基体に磁性体薄膜を形成することができる。まず、粒状磁性体をペーストに混合させ、次に、粒状磁性体が混合したペーストを基体に塗布する。次に、ペーストが塗布された基体に磁場を印加して粒状磁性体の磁気モーメントを揃え、しかる後、ペーストを固化する。この方法によれば、簡易な手法により、基体の近傍に所望の向きの磁場を与えることができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、磁性体薄膜２４，４９をカソード１６側とアノード１８側の双方に設けたが、これに代えて、カソード１６側とアノード１８側のいずれか一方に設けてもよい。また、電子放出源４４が設けられている個所に対応するカソード基板２６またはアノード基板４８の少なくとも一方に、磁性体薄膜を斑点状に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る表示装置の断面図である。
【図２】磁性体薄膜の形成工程を説明するための図で、（ａ）から（ｄ）は断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る表示装置において電子の動きを説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るセンサの断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  表示装置、  １２  電子装置、  １４  蛍光体、  １６  カソード、  １８  アノード、  ２０  ゲート電極、  ２２  スペーサ、  ２４  磁性体薄膜、  ２６  カソード基板、  ３０  粒状磁性体、  ３２  ペースト  、  ４２  カソード電極、  ４４  電子放出源、  ４６  アノード電極、  ４８  アノード基板、  ５０  絶縁体層、  ５２  カソード電源、  ５４  ゲート電源、  ５６  アノード電源、  ７０  センサ、  ７２  光電変換膜、  ７４  制御部。
【図１】
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【図２】
2006269218.tif 000004
【図３】
2006269218.tif 000005
【図４】
2006269218.tif 000006